本實用新型涉及新能源電能質(zhì)量技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種組串式光伏逆變器LCL型濾波器自動消諧裝置。

背景技術(shù)：

光伏逆變器有集中式和組串式兩種，近年來大型商業(yè)光伏系統(tǒng)更多地選用組串式逆變器，因為組串式逆變器的系統(tǒng)設(shè)計更靈活、環(huán)境是適應(yīng)性更強(qiáng)，故障率較低及故障發(fā)生時的損失較低且生命周期維護(hù)成本更低。

目前，并網(wǎng)逆變器的濾波器主要采用LCL濾波器。1995年，M.Lindgren和J.Svensson首先提出了采用三階的LCL濾波器替代傳統(tǒng)型濾波器。LCL濾波器能夠在高頻段使得諧波以60dB/s速度衰減，因此選取較小的濾波電感就能夠達(dá)到L濾波器的濾波效果，此外，還能降低系統(tǒng)成本、減小系統(tǒng)的體積和重量。但是采用LCL濾波器也會帶來一些問題：一方面，它的設(shè)計方法比較復(fù)雜；另一方面，由于LCL型濾波器是三階系統(tǒng)，該結(jié)構(gòu)決定了它本身會產(chǎn)生諧振問題。如果不采取任何控制，基于LCL濾波器的三相并網(wǎng)逆變器在s域是一個不穩(wěn)定系統(tǒng)，這樣勢必會使得并網(wǎng)電流THD值升高，影響并網(wǎng)質(zhì)量。隨著電站規(guī)模不斷增大，每個電站中所使用的逆變器數(shù)量也隨著增加，尤其是在大電站選用組串式方案，逆變器數(shù)量成十幾倍增加，1MW多達(dá)40臺組串式并網(wǎng)逆變器，數(shù)十個LCL濾波器同時工作形成的諧振問題非常復(fù)雜，且部分并網(wǎng)點遠(yuǎn)離發(fā)電廠及負(fù)荷區(qū)，導(dǎo)致諧振脫網(wǎng)的風(fēng)險增加。

目前多從增強(qiáng)系統(tǒng)阻尼效果、優(yōu)化濾波器參數(shù)設(shè)計或者改變算法等方面研究諧振抑制措施，國內(nèi)外學(xué)者對此提出了諸多設(shè)計方案，但到目前為止還沒有形成統(tǒng)一的并被廣為認(rèn)可的設(shè)計方案。從改變系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計入手抑制諧波顯得非常困難，因此，為克服LCL濾波器并網(wǎng)諧波諧振問題，從物理控制方式考慮，提出一種組串式光伏逆變器LCL濾波器自動消諧裝置。在濾波電容器串聯(lián)電子開關(guān)，加裝電流互感器，通過檢測諧波電流在線識別諧振電流，由中央處理器控制自動切斷諧振點的濾波電容回路，達(dá)到改變系統(tǒng)參數(shù)，自動消除諧振的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有組串式光伏逆變器LCL濾波器諧振問題難以通過系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計有效解決的問題，從物理方法入手，本實用新型的目的是提供一種組串式光伏逆變器LCL濾波器自動消諧裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，對現(xiàn)有設(shè)備改造簡單、成本低廉，實現(xiàn)對LCL濾波器諧振現(xiàn)象的運行監(jiān)測和電容投切控制管理，有非常好的實用價值。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種組串式光伏逆變器LCL濾波器自動消諧裝置，其特征在于：其包括開關(guān)操作裝置，信號檢測裝置，自動控制裝置三部分，所述開關(guān)操作裝置和信號檢測裝置串聯(lián)安裝在濾波電容回路中，開關(guān)操作裝置和信號檢測裝置分別與自動控制裝置信號連接或電連接；

其中，開關(guān)操作裝置控制濾波電容回路的接通和斷開，抑制諧振發(fā)展；信號檢測裝置檢測濾波電容回路中的電流，并將電流情況傳送至自動控制裝置，用于判斷LCL濾波器是否處于諧振運行狀態(tài)；

自動控制裝置根據(jù)檢測信號判斷LCL濾波器的運行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生諧振時，自動控制裝置向開關(guān)操作裝置發(fā)出斷開開關(guān)的動作指令，達(dá)到消除諧振的目的，同時記錄故障信息并向上級主機(jī)傳送信息。

優(yōu)選的，開關(guān)操作裝置為電子式或機(jī)械式開關(guān)；

信號檢測裝置為電流互感器；

自動控制裝置包括主板、輸入輸出控制單元、顯示和報警裝置、開關(guān)控制單元、電源與通信單元、諧振檢測單元，主板上設(shè)置有中央處理器；

其中，中央處理器分別與諧振檢測單元、輸入輸出控制單元、顯示和報警單元、開關(guān)控制單元、電源與通信單元電連接或信號連接，同時輸入輸出控制單元與開關(guān)控制單元電連接。

優(yōu)選的，開關(guān)操作裝置與自動控制裝置之間串聯(lián)有電感器。

優(yōu)選的，其中，濾波電容回路中設(shè)置數(shù)個電容，每個電容串聯(lián)有一組開關(guān)操作裝置和信號檢測裝置，每一組開關(guān)操作裝置和信號檢測裝置分別與自動控制裝置電連接或信號連接。本實用新型中自動控制裝置設(shè)置一個集中控制裝置，多個開關(guān)操作裝置和信號檢測裝置共用一個控制裝置。

優(yōu)選的，所述輸入輸出控制單元上設(shè)置有手動投切開關(guān)、自動投切開關(guān)、延時投切開關(guān)中的任意一種或任意組合。

本實用新型的有益效果是：

(1、)本實用新型通過檢測LCL濾波器濾波電容回路電流，運用諧波分析算法，諧振檢測單元，實時監(jiān)測濾波器運行狀態(tài)，快速抑制系統(tǒng)諧振，從而保證光伏并網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

(2、)本實用新型的開關(guān)操作裝置和信號檢測裝置安裝簡便，成本低廉，性能穩(wěn)定，對現(xiàn)有設(shè)備易于改造。

(3、)本實用新型的自動控制裝置采用單片機(jī)或數(shù)字邏輯電路，具備數(shù)據(jù)處理和多重控制功能，反應(yīng)速度快，算法簡單。

(4、)本實用新型的自動消諧裝置是物理式消諧方法，適用多個LCL濾波器同時運行的諧振抑制，操作簡便，原理簡單，反應(yīng)迅速，適用范圍廣泛，易于工程應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本實用新型組串式光伏逆變器LCL濾波器自動消諧裝置安裝示意圖。

圖2是本實用新型組串式光伏逆變器LCL濾波器自動消諧裝置自動控制裝置示意圖。

附圖中，S1---Sn表示開關(guān)、CT1---CTn表示電流互感器、C1---Cn表示電容、L表示電感器、C表示電容

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本實用新型，應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實用新型講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落在申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

本實用新型包括開關(guān)操作裝置1，信號檢測裝置2，自動控制裝置2三部分。參見圖1為本實用新型安裝示意圖，其中開關(guān)操作裝置1和信號檢測裝置2串聯(lián)安裝在濾波電容回路中，自動控制裝置3作為遠(yuǎn)端集中控制裝置，開關(guān)操作裝置1和信號檢測裝置2分別與自動控制裝置3電連接或信號連接。開關(guān)操作裝置1和信號檢測裝置2根據(jù)組串式逆變器LCL濾波器數(shù)量可安裝多個，所述自動控制裝置3只需安裝一個，多個開關(guān)操作裝置1和信號檢測裝置2共用一個自動控制裝置3。開關(guān)操作裝置1與自動控制裝置3之間串聯(lián)有電阻。

開關(guān)操作裝置1包括電子式或機(jī)械式開關(guān)及其輔助設(shè)備，信號檢測裝置3包括電流互感器及其輔助設(shè)備，自動控制裝置3包括主板、諧振檢測單元、輸入輸出控制單元、顯示和報警裝置、開關(guān)控制單元、電源與通信單元。

主板上設(shè)置有中央處理器，其中諧振檢測單元、輸入輸出控制單元、報警及顯示單元、開關(guān)控制單元、電源與通信單元與中央處理器分別連接，同時輸入輸出控制單元與開關(guān)控制單元也連接。

輸入輸出控制單元上設(shè)置有手動投切開關(guān)、自動投切開關(guān)、延時投切開關(guān)模式中的任意一種或者其任意組合。

顯示和報警裝置在發(fā)生諧振越過報警限值時發(fā)出報警聲音，并可實時顯示諧振電流參數(shù)和開關(guān)狀態(tài)。

本實用新型在工作時候，接通電源開機(jī)，信號檢測裝置采集濾波電容回路的電流并傳送至自動控制裝置，經(jīng)諧振檢測單元分析計算得到諧波電流信號，由中央處理器判斷系統(tǒng)是否發(fā)生諧振。

若發(fā)生諧振，輸入輸出單元發(fā)出動作指令，開關(guān)控制單元自動切斷或經(jīng)延時切斷電容器，同時諧波電流信號與報警限值比較后越限，發(fā)出報警聲；中央處理器同時記錄故障信息并通過通訊模塊向上級主機(jī)傳送信息。

若諧振不消失，根據(jù)預(yù)設(shè)定的順序斷開其他一個電容器開關(guān)，至諧振消失；諧振消失后報警解除，開關(guān)可手動返回或經(jīng)延時返回。

電流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理、判斷電流是否異常，報警限值設(shè)定，預(yù)設(shè)定開關(guān)投切順序、控制邏輯的處理、系統(tǒng)狀態(tài)輸出控制等，均在中央處理器中進(jìn)行。

本實用新型通過檢測LCL濾波器濾波電容回路電流，經(jīng)諧振檢測單元運用諧波分析算法，實時監(jiān)測濾波器運行狀態(tài)，快速抑制系統(tǒng)諧振，從而保證光伏并網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。本設(shè)計的開關(guān)操作裝置和信號檢測裝置安裝簡便，成本低廉，性能穩(wěn)定，對現(xiàn)有設(shè)備易于改造。本實用新型的自動消諧裝置是物理式消諧方法，適用多個LCL濾波器同時運行的諧振抑制，操作簡便，原理簡單，反應(yīng)迅速，適用范圍廣泛，易于工程應(yīng)用。